QUẢNG CÁO

PENTATRAP đo lường sự thay đổi về khối lượng của một nguyên tử khi nó hấp thụ và giải phóng năng lượng

Các nhà nghiên cứu tại Viện Vật lý Hạt nhân Max Planck đã đo thành công sự thay đổi cực kỳ nhỏ trong khối lượng của các nguyên tử riêng lẻ sau bước nhảy lượng tử của các electron bên trong bằng cách sử dụng cân nguyên tử Pentatrap siêu chính xác tại Viện ở Heidelberg.

Trong cơ học cổ điển, 'khối lượng' là một thuộc tính vật lý quan trọng của bất kỳ vật thể nào mà không thay đổi - trọng lượng thay đổi tùy thuộc vào 'gia tốc do trọng lực' nhưng khối lượng không đổi. Khái niệm về khối lượng không đổi này là tiền đề cơ bản trong cơ học Newton, tuy nhiên, không phải như vậy trong thế giới lượng tử.

Thuyết tương đối của Einstein đã đưa ra khái niệm về sự tương đương giữa khối lượng và năng lượng, về cơ bản ngụ ý rằng khối lượng của một vật thể không cần phải luôn luôn không đổi; nó có thể được chuyển đổi thành (một lượng tương đương) năng lượng và ngược lại. Mối quan hệ giữa hoặc sự hoán đổi giữa khối lượng và năng lượng cho nhau này là một trong những tư duy trọng tâm trong khoa học và được đưa ra bởi phương trình nổi tiếng E = mc2 là đạo hàm của thuyết tương đối hẹp của Einstein trong đó E là năng lượng, m là khối lượng và c là tốc độ ánh sáng trong chân không.

Phương trình này E = mc2 được chơi phổ biến ở mọi nơi nhưng được quan sát thấy đáng kể, chẳng hạn như ở nguyên tử lò phản ứng nơi mà sự mất đi một phần khối lượng trong quá trình phản ứng phân hạch hạt nhân và phản ứng tổng hợp hạt nhân tạo ra một lượng năng lượng lớn.

Trong thế giới cận nguyên tử, khi một electron nhảy 'tới' hoặc 'từ' quỹ đạo này sang quỹ đạo khác, một lượng năng lượng tương đương với 'khoảng cách mức năng lượng' giữa hai mức lượng tử sẽ được hấp thụ hoặc giải phóng. Do đó, phù hợp với công thức tương đương khối lượng-năng lượng, khối lượng của một nguyên tử nên tăng khi nó hấp thụ năng lượng và ngược lại, nên giảm khi nó giải phóng năng lượng. Nhưng sự thay đổi về khối lượng của một nguyên tử sau sự chuyển đổi lượng tử của các electron trong nguyên tử, sẽ là cực kỳ nhỏ để đo lường; điều mà cho đến nay vẫn chưa thể thực hiện được. Nhưng không còn nữa!

Các nhà nghiên cứu tại Viện Vật lý Hạt nhân Max Planck đã lần đầu tiên đo thành công sự thay đổi cực kỳ nhỏ trong khối lượng của các nguyên tử riêng lẻ, có thể là điểm cao nhất trong vật lý chính xác.

Để đạt được điều này, các nhà nghiên cứu tại Viện Max Planck đã sử dụng cân nguyên tử Pentatrap siêu chính xác tại Viện ở Heidelberg. PENTATRAP là viết tắt của 'khối phổ kế bẫy Penning có độ chính xác cao', một loại cân có thể đo những thay đổi vô cùng nhỏ trong khối lượng của một nguyên tử sau bước nhảy lượng tử của các electron bên trong.

Do đó PENTATRAP phát hiện các trạng thái điện tử có thể di chuyển trong nguyên tử.

Báo cáo mô tả việc quan sát trạng thái điện tử siêu bền bằng cách đo sự chênh lệch khối lượng giữa trạng thái mặt đất và trạng thái kích thích trong Rhenium.

***

Tài liệu tham khảo:

1. Max-Planck-Gesellschaft 2020. Newsroom - Pentatrap đo lường sự khác biệt về khối lượng giữa các trạng thái lượng tử. Đăng ngày 07 tháng 07 năm 2020. Có sẵn trực tuyến tại https://www.mpg.de/14793234/pentatrap-quantum-state-mass?c=2249 Truy cập ngày 07 tháng 2020 năm XNUMX.

2. Schüssler, RX, Bekker, H., Braß, M. và cộng sự. Phát hiện trạng thái điện tử di căn bằng phương pháp khối phổ bẫy Penning. Nature 581, 42–46 (2020). https://doi.org/10.1038/s41586-020-2221-0

3. JabberWok at English Q52, 2007. Mô hình nguyên tử Bohr. [hình ảnh trực tuyến] Có sẵn tại https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bohr_atom_model.svg Truy cập 08 Có thể 2020.

***

Nhóm SCIEU
Nhóm SCIEUhttps://www.ScientificEuropean.co.uk
Khoa học Châu Âu® | SCIEU.com | Những tiến bộ đáng kể của khoa học. Tác động đến loài người. Đầu óc đầy cảm hứng.

Theo dõi bản tin của chúng tôi

Để được cập nhật tất cả các tin tức mới nhất, ưu đãi và thông báo đặc biệt.

Hầu hết các bài viết được ưa thích

Một cá voi kép: Biến đổi khí hậu đang ảnh hưởng đến ô nhiễm không khí

Nghiên cứu cho thấy những tác động nghiêm trọng của biến đổi khí hậu đối với ...

Tình trạng thiếu nội tạng để cấy ghép: Chuyển đổi enzym của nhóm máu của người hiến thận và phổi 

Sử dụng các enzym thích hợp, các nhà nghiên cứu đã loại bỏ các kháng nguyên nhóm máu ABO ...

Pháo sáng từ Hố đen nhị phân siêu lớn OJ 287 gây hạn chế về “Không ...

Đài quan sát tia hồng ngoại Spitzer của NASA gần đây đã quan sát thấy ...
- Quảng cáo -
94,555Người hâm mộNhư
47,688Người theo dõiTheo
1,772Người theo dõiTheo
30Thuê baoTheo dõi